Nghiên cứu xử lí chất hữu cơ khó phân hủy trong nước nước rỉ rác bằng phương pháp keo tụ kết hợp với quá trình fenton

LỜI CẢM ƠN Để hồn thành chƣơng trình đào tạo khóa học 2014 – 2018, đƣợc trí trƣờng Đại học Lâm nghiệp – Khoa Quản lý Tài ngun rừng Mơi trƣờng, tơi thực khóa luận tốt nghiệp “Nghiên cứu xử lí thơng số COD nước nước rỉ rác phương pháp keo tụ kết hợp với q trình fenton” Nhân dịp tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo, giáo tận tình hƣớng dẫn, giảng dạy suốt trình học tập, rèn luyện trƣờng Đại học Lâm nghiệp Việt Nam Qua cho phép tơi đƣợc bày tỏ lịng biết ơn lời cảm ơn chân thành đến Th.s Nguyễn Thị Ngọc Bích – Trung tâm phân tích mơi trƣờng ứng dụng không gian khoa Quản lý tài nguyên rừng Môi trƣờng, trƣờng Đại học Lâm Nghiệp cán bộ,công nhân viên khu xử lý chất thải Xuân Sơn – thị xã Sơn Tây – huyện Ba Vì - Hà Nội giúp tơi hồn thành khóa luận tốt nghiệp Mặc dù có nhiều cố gắng để hồn thành đề tài khóa luận tốt nghiệp cách hồn chỉnh Tuy nhiên, thời gian có hạn, kinh nghiệm trình độ thân cịn hạn chế khơng thể tránh khỏi thiếu sót định Tơi mong nhận đƣợc đóng góp ý kiến thầy cô giáo bạn bè để đề tài khóa luận đƣợc hồn thiện Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội,ngày 07 tháng 05 năm 2018 Sinh viên thực Dƣơng Thị Minh Hằng i MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC CÁC HÌNH vi ĐẶT VẤN ĐỀ CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan nƣớc rỉ rác 1.1.1 Khái niệm phân loại nƣớc rỉ rác 1.1.2 Nguồn gốc nƣớc rỉ rác 1.1.3 Thành phần đặc tính nƣớc rỉ rác 1.1.4 Tổng quan thành phần nƣớc rỉ rác giới 1.1.5 Tổng quan thành phần nƣớc rỉ rác Việt Nam 1.1.6 Các tiêu để đánh giá nƣớc rỉ rác 1.2 Tác động nƣớc rỉ rác đời sống ngƣời môi trƣờng 11 1.2.1 Ảnh hƣởng đến môi trƣờng 11 1.2.2 Ảnh hƣởng đến ngƣời 12 1.3 Công nghệ xử lý nƣớc rỉ rác Việt Nam 12 1.4 Tổng quan phƣơng pháp xử lí chất hữu khó phân hủy nƣớc rỉ rác 14 1.4.1 Phƣơng pháp xử lí sinh học 14 1.4.2 Phƣơng pháp xử lí học 14 1.4.3 Phƣơng pháp hóa lí 14 1.4.4 Phƣơng pháp hóa học 15 1.5 Phƣơng pháp keo tụ [9] 17 1.5.1.Cơ sở lý thuyết 17 1.5.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến trình keo tụ 18 1.5.3 Ứng dụng phƣơng pháp keo tụ 19 1.6 Tổng quan trình Fenton [19] 20 ii 1.6.1 Quá trình fenton đồng thể ( chế trình fenton) 20 1.6.2 Quá trình fenton dị thể 22 1.6.3 Các yếu tố ảnh hƣởng đến trình Fenton 22 1.7 Ứng dụng tác nhân Fenton 24 CHƢƠNG MỤC TIÊU – ĐỐI TƢỢNG – NỘI DUNG – PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 26 2.1.1 Mục tiêu chung 26 2.1.2 Mục tiêu cụ thể 26 2.2 Đối tƣợng nghiên cứu 26 2.3 Nội dung đánh giá nghiên cứu 26 2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 26 2.4.1 Phƣơng pháp kế thừa tài liệu 26 2.4.2 Phƣơng pháp ngoại nghiệp 27 2.4.3 Phƣơng pháp thực nghiệm 27 2.4.4 Các giai đoạn tiến hành thí nghiệm 29 Chƣơng ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC NGHIÊN CỨU 31 3.1 Vị trí địa lý điều kiện tự nhiên 31 3.1.1 Huyện Ba Vì 31 3.1.2 Thị xã Sơn Tây 31 3.1.3 Khu xử lý chất thải Xuân Sơn – thị xã Sơn Tây – huyện Ba Vì 32 3.2 Đặc điểm kinh tế xã hội 33 3.2.1 Huyện Ba Vì 33 3.2.2 Thị xã Sơn Tây 34 3.2.3 Khu xử lý chất thải Xuân Sơn – thị xã Sơn Tây – huyện Ba Vì 35 CHƢƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 37 4.1 Kết khảo sát đặc tính nƣớc rỉ rác khu vực nghiên cứu 37 4.2 Kết ảnh hƣởng hàm lƣợng PAC đến hiệu suất xử lý COD 39 4.3 Xử lý COD nƣớc rỉ rác sau keo tụ tác nhân Fenton 41 iii 4.3.1 Ảnh hƣởng pH đến hiệu xử lý COD 41 4.3.2 Ảnh hƣởng tỷ lệ Fe2+/ H2O đến hiệu xử lý COD 43 4.3.3 Ảnh hƣởng thời gian phản ứng đến hiệu xử lý COD tỉ lệ Fe2+/H2O2 khác 45 4.4 Đề xuất giải pháp xử lý cho nƣớc rỉ rác khu chôn lấp Xuân Sơn 47 KẾT LUẬN – TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ 50 KẾT LUẬN 50 TỒN TẠI 50 KIẾN NGHỊ 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO iv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Bảng số liệu tiêu biểu thành phần tính chất nƣớc rỉ rác bãi chôn lấp lâu năm Bảng 1.2 Thành phần nƣớc rỉ rác số quốc gia giới Bảng 1.3 Thành phần nƣớc rỉ rác số quốc gia khu vực châu Á ảng 1.4 Thành phần nƣớc rỉ rác số BCL Thành phố Hồ Chí Minh Bảng 1.5 Thành phần nƣớc rỉ rác sau hệ thống xử lý CL Nam Sơn – Hà Nội 13 Bảng 2.1 Hóa chất dụng cụ thí nghiệm 27 Bảng 4.1: Đặc tính nƣớc thải bãi chơn lấp Xn Sơn 37 Bảng 4.2 Kết ảnh hƣởng hàm lƣợng PAC đến hiệu suất xử lý COD 39 Bảng 4.3 Ảnh hƣởng pH khuấy trộn đến hiệu suất xử lí COD 41 Bảng 4.4 Kết ảnh hƣởng tỉ lệ Fe2+/ H2O2 đến hiệu xử lý COD 43 Bảng 4.5 Ảnh hƣởng thời gian khuấy trộn đến hiệu xử lý COD tỉ lệ Fe2+/H2O2 khác 46 v DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.2 Tốc độ khuấy ảnh hƣởng đến trình keo tụ 18 Hình 4.1 Biểu đồ ảnh hƣởng hàm lƣợng PAC đến nồng độ COD sau xử lý 39 Hình 4.2 Biểu đồ ảnh hƣởng hàm lƣợng PAC đến hiệu xuất xử lý COD 40 Hình 4.3: Ảnh hƣởng giá trị pH đến nồng độ COD 42 Hình 4.4 Ảnh hƣởng giá trị pH đến hiệu suất xử lý COD 42 Hình 4.5 Ảnh hƣởng tỉ lệ Fe2+/ H2O2 đến nồng độ COD 44 Hình 4.6 Ảnh hƣởng tỉ lệ Fe2+/ H2O2 đến hiệu suất xử lý COD 44 Hình 4.7.Ảnh hƣởng thời gian phản ứng tới hàm lƣợng COD tỉ lệ Fe2+/H2O2 khác 46 Hình 4.8 Ảnh hƣởng thời gian phản ứng tới hiệu suất xử lý COD tỉ lệ Fe2+/H2O2 khác 47 Hình 4.9 Sơ đồ khối hệ thống xử lý nƣớc rỉ rác bãi chôn lấp Xuân Sơn 48 vi ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay,việc bảo vệ môi trƣờng trở thành quốc sách nhiều quốc gia giới, có Việt Nam.Thơng qua việc ban hành luật bảo vệ mơi trƣờng, huy động tịan nhân lực tài lực để xây dƣng “lá chắn” bền vững cho môi trƣờng Nhƣng với phát triển đất nƣớc, kinh tế phát triển đời sống xã hội đƣợc cải thiện mà đƣợc gọi “ chắn” ngày bị hao mòn Việt Nam quốc gia thời kì lên xã hội chủ nghĩa, thực q trình cơng nghiệp hóa- đại hóa đất nƣớc, công nghệ tiên tiến đƣợc áp dụng vào trình xây dựng phát triển sở hạ tầng nhƣ đầu tƣ quy trình sản xuất ngày phong phú, đặc biệt nghành công nghệ dệt nghành sản xuất thực phẩm Cùng với phát triển mơi trƣờng bị ảnh hƣởng chủ yếu theo hƣớng tiêu cực Bất loại công nghiệp sử dụng nguồn nƣớc thải khơng nƣớc thải q trình sản xuất Ƣớc tính có khoảng 7000 chất thải rắn sinh hoạt phát sinh ngày Hầu hết rác thải nƣớc ta chƣa đƣợc phân loại nguồn, gây nhiều khó khăn cơng tác quản lí xử lí Chơn lấp giải pháp chủ yếu đƣợc thực Tại bãi chôn lấp sinh loại nƣớc thải, lƣợng nƣớc không lớn nhƣng lại nhiễm cao, nƣớc rỉ rác Loại nƣớc có mùi chua nồng độ mức nhiêm cao: số COD cao lên đến 75.000 mg/l, độ pH lại thấp dao động khoảng 4.3 – 5.4, SS lên đến 3.500 mg/l, hàm lƣợng Nito cao dao động từ 1.500 – 2.300 mg/l Lƣợng nƣớc rỉ rác khơng xử lí đứng mức ảnh hƣởng đến mơi trƣờng đất sau đến mạch nƣớc ngầm ảnh hƣởng đến môi trƣờng nƣớc Vì việc xử lí nƣớc rỉ rác vấn đề nan giải cần biện pháp hợp lí có hiệu để xử lí Trƣớc thực trạng nhƣ vậy, em tiến hành đề tài: “Nghiên cứu xử lí chất hữu khó phân hủy nước nước rỉ rác phương pháp keo tụ kết hợp với trình fenton “với mong muốn đƣa phƣơng án xử lí nƣớc rỉ rác thích hợp đảm bảo đạt tiêu chuẩn thải, không gây nguy hại đến sinh thái môi trƣờng sức khỏe cộng đồng, dễ dàng thực nhiệt độ thƣờng, thời gian xử lí nhanh, hóa chất dễ tìm chi phí thực nghiệm hợp lí CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan nƣớc rỉ rác 1.1.1 Khái niệm phân loại nước rỉ rác Theo nhà khoa học Tchobanoglous, 1993 nƣớc rỉ rác từ bãi chơn lấp đƣợc định nghĩa chất lỏng thấm qua lớp chất thải rắn mang theo chất hòa tan chất lơ lửng Hay đƣợc hiểu nƣớc rò rỉ sinh nƣớc mƣa, nƣớc bề mặt chảy tràn, nƣớc tƣới tiêu, nƣớc ngầm ngấm vào bãi chôn lấp nƣớc có sẵn chất thải rắn đem chơn lấp nƣớc sinh từ phản ứng hóa sinh phân hủy chất hữu Nƣớc rỉ rác chứa nhiều tạp chất hóa học Có tiêu chí để phân loại nƣớc rỉ rác: Phân loại theo đặc điểm, tính chất phân loại theo thời gian ( tuổi chơn lấp ) Theo đặc điểm tính chất nƣớc rỉ rác: - Nƣớc rác tƣới: Nƣớc rỉ rác khơng có mƣa - Nƣớc rác có nƣớc mƣa: Nƣớc mƣa thấm qua bãi rác hòa lẫn nƣớc rác theo đặc tính bãi chơn lấp - Nƣớc rác phát sinh từ bãi chôn lấp Theo thời gian ( tuổi chôn lấp ): - Nƣớc rác ( trẻ ) : Dƣới năm - Nƣớc rác trung bình : Từ – 10 năm - Nƣớc rác ổn định ( già ) : Hơn 10 năm 1.1.2 Nguồn gốc nước rỉ rác Nƣớc rỉ rác nƣớc thấm qua lớp rác , kéo theo chất ô nhiễm từ rác chảy vào tầng đất dƣới bãi chơn lấp Nƣớc rác đƣợc hình thành độ ẩm rác vƣợt qua độ giữ nƣớc ( độ giữ nƣớc chất thải rắn – Field capacity – lƣợng nƣớc lớn đƣợc giữ lại lỗ rỗng mà khơng sinh dịng thấm hƣớng xuống dƣới tác dụng trọng lực ) Trong gia đoạn hoạt động bãi chôn lấp, nƣớc rỉ rác hình thành chủ yếu mƣa nƣớc “ ép “ từ lỗ rỗng chất thải thiết bị đầm nén Sự phân hủy chất hữu rác phát sinh nƣớc rò rỉ nhƣng với lƣợng nhỏ Điều kiện khí tƣợng thủy văn, địa hình, địa chất bãi rác, khí hậu, lƣợng mƣa ảnh hƣởng đáng kể đến lƣợng rò rỉ sinh Tốc độ phát sinh nƣớc rỉ rác dao động lớn theo giai đoạn hoạt động khác bãi rác Trong năm , phần lớn lƣợng nƣớc thâm nhập đƣợc hấp thụ tích trữ khe hở lỗ rỗng chất thải chôn lấp ; lƣu lƣợng nƣớc rỉ rác tăng dần thời gian bãi chôn lấp 1.1.3 Thành phần đặc tính nước rỉ rác Nƣớc rỉ từ bãi chôn lấp rác khác nói chung khơng giống nhau, đặc tính nƣớc rỉ rác thƣờng khác có nhiều yếu tố ảnh hƣởng Rất nhiều trình biến đổi sinh học, hoá học vật lý xảy xen kẻ, nối tiếp suốt thời gian rác đƣợc tập trung chơn lấp điều kiện thiếu khơng có khơng khí, mơi trƣờng pH nhiệt độ cao bãi rác Kết hàng loạt trình biến đổi tạo nhiều thành phần hữu vô gây ô nhiễm cấp độ khác nhƣ tạo nhiều hợp chất có cấu trúc hoá học phức tạp cấp độ khác nhau, chúng cóthể dễ bị phân hủy sinh học khó khơng thể bị phân hủy sinh học.Tuy vậy, đặc tính chung tất loại nƣớc rỉ rác có thành phần quan trọng sau đây: (1) Thành phần chất ô nhiễm hữu cơ; đặc trƣng tải lƣợng ô nhiễm theo COD BOD5 cao Trong thành phần chất ô nhiễm hữu cơ, chứa hai phần : phần chất ô nhiễm hữu dễ bị phân hủy sinh học phần chất nhiễm hữu khó bị phân hủy sinh học Ở bãi rác thời gian chôn lấp không lâu (0,6), tức nƣớc rỉ rác chứa nhiều thành phần hữu dễ bị phân hủy sinh học Ngƣợc lại bãi rác thời gian chơn lấp lâu (>10 năm) nƣớc rỉ rác có tỷ số OD/COD thấp (